DE3786463T2 - Verfahren zur Herstellung von Milch mit niedrigem Phosphorgehalt. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Milch mit niedrigem Phosphorgehalt.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von phosphorreduzierter Kuhmilch. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung phosphorreduzierter Kuhmilch, bei der lediglich der Phosphorgehalt reduziert ist, durch Phosphorreduktionsbehandlung van Milchserum.
- Die erfindungsgemäß erhältliche phosphorreduzierte Kuhmilch eignet sich als Nahrungsmittel für Hyperphosphatämie-Patienten, nierenkranke Patienten mit beeinträchtigter Calciumabsorptionsfunktion und Personen hohen Alters.
- Kuhmilch stellt ein hervorragendes Nahrungsmittel mit nahezu sämtlichen Nährstoffen dar. Sie wird durch Verdauung gut absorbiert und eignet sich besonders gut als Diät für Kranke. Das Gewichtsverhältnis Phosphor/Calcium in Kuhmilch (0,9/1) ist jedoch im Hinblick auf die Calciumabsorption unerwünscht, da etwa 42 % des Calciums in der Milch in kolloidaler Phase, z.B. in Form von Phosphatsalzen und damit in schwierig absorbierbarem Zustand vorliegen. Im Hinblick auf die Calciumabsorption wäre - wie bei menschlicher Milch - ein Gewichtsverhältnis Phosphor/Calcium im jeweiligen Nahrungsmittel von etwa 1/2 erwünscht. Höhere Phosphorgehalte als der genannte führen zur Bildung von Calciumphosphat, wodurch das Calcium unlöslich und eine Calciumabsorption behindert wird. Während Phosphorgehalte über dem zuvorgenannten Grad bei Gesunden keine Probleme verursachen, ist es für nierenkranke Patienten mit beeinträchtigter Calciumabsorptionsfunktion, Personen hohen Alters, Patienten mit Calciumstoffwechselabnormität und Hyperphosphatämie-Patienten erwünscht, den Phosphorgehalt in Kuhmilch auf ein Phosphor/Calcium-Verhältnis von etwa 1/2 zu senken. Aus diesem Grunde sollte der in Kuhmilch in einer Menge von etwa 3 g pro 100 g Protein enthaltene Phosphor auf 1,0-2,0 g reduziert werden.
- Zum Reduzieren des Phosphorgehalts von Kuhmilch gibt es ein Verfahren, bei dem eine von Kuhmilch abgetrennte Alkalilösung von Casein 2 s bis 60 min bei 60-150ºC wärmebehandelt und danach die behandelte Caseinlösung einer Ionenaustauschbehandlung unterworfen wird (japanische Patentveröffentlichung Nr. 25697/1971), und ein Verfahren, bei dem entrahmte Milch bzw. Magermilch auf einen pH-Wert von 5,2-6,0 angesäuert und die angesäuerte Magermilch durch ein Ionenaustauschermaterial geleitet wird (vgl. offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 256342/1985).
- Aus der US-A-2 045 097 ist ein Verfahren zur Senkung des Calcium- und/oder Phosphatgehalts von Milch durch Inberührungbringen derselben mit einem aktivierten Adsorptionsmaterial, nämlich Silicagel, das mit Calciumionen gesättigt sein kann, bekannt.
- Nachteilig an den bekannten Verfahren, bei denen eine Behandlung mit einem Ionenaustauschermaterial erfolgt, ist, daß trotz der Möglichkeit der Senkung des Phosphorgehalts von Kuhmilch zusammen mit dem Phosphor auch andere wertvolle Säure- und Mineralstoffkomponenten entfernt werden. Nachteilig an dem ebenfalls unter Verwendung einer Dialysemembran anstelle eines Ionenaustauschermaterials durchgeführten Verfahren ist, daß Nährstoffe mit einem Molekulargewicht ähnlich demjenigen von phosphor gleichzeitig entfernt werden.
- Aus der US-A-1 341 040 ist ein Verfahren zur Herstellung einer wiederhergestellten Milch verminderten Phosphorgehalts bekannt. Hierbei wird so viel Kalk verwendet, daß Milch gegenüber Phenolphtalein neutral wird.
- Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine phosphorreduzierte Kuhmilch, bei der lediglich der Phosphorgehalt auf den Phosphorgehalt von menschlicher Milch reduziert ist, sowie ein Verfahren zur Zubereitung derselben zu schaffen.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zubereitung phosphorreduzierter Kuhmilch durch Zusatz einer Säure und/oder von Lab zur Kuhmilch zur Agglutination von Casein, Abtrennen des agglutinierten Caseins, Versetzen des verbliebenen Milchserums mit 3 Molen oder mehr Calciumsalz pro 2 Mole der im Milchserum enthaltenen Phosphor Säure und Einstellen des pH-Werts des Milchserums auf 6,5 - 7,0 durch Zusatz von Alkali zur Ausfällung der freien Phosphorsäure als Calciumphosphat geringerer Löslichkeit, Entfernen des ausgefällten Calciumphosphats aus dem Milchserum, Versetzen der restlichen Lösung mit dem obengenannten Casein und Emulgieren des Gemischs zur Bildung einer Kuhmilch eines Phosphorgehalts von 1,0 - 2,0 g pro 100 g Protein.
- Unter im vorliegenden Falle als Ausgangsmaterial verwendeter "Kuhmilch" ist jegliche Art von Milch, nämlich Rohmilch, übliche Milch, behandelte Milch und durch Abzentrifugieren von Sahne hergestellte entrahmte Milch bzw. Magermilch zu verstehen. Eine solche flüssige Milch enthält üblicherweise 0,09-0,10% Phosphor bei 2,9 - 3,6% Protein, so daß der Anteil des Phosphors in bezug auf das Protein etwa 3% beträgt. Als Kuhmilch eignet sich auch ein durch Auflösen in Wasser von handelsüblichem Magermilchpulver wiederaufbereitetes Produkt. Der Phosphorgehalt dieses Produkts entspricht in etwa demjenigen von Kuhmilch.
- "Casein" ist ein Phosphorprotein, das die Hauptkomponente von Milchproteinen darstellt und die Eigenschaft besitzt, am isoelektrischen Punkt beim Einstellen des pH-Werts auf 4,6 durch Zugabe einer Säure zu der Milch auszufallen.
- "Milchserum" ist eine klare grünlich gelbe Lösung, die nach Entfernen der durch Zugabe einer Säure oder von Lab zu Kuhmilch oder Magermilch gebildeten Caseinniederschläge zurückbleibt. Die Mengen an Protein und Phosphor im Milchserum betragen etwa 0,3 - 0,7% bzw. 0,063 - 0,071%.
- Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung wird zunächst der Ausgangskuhmilch oder -magermilch eine Säure zugesetzt oder erforderlichenfalls eine Labreaktion durchgeführt, um das Casein auszufällen. Bezüglich der Art der Säure gibt es keine besonderen Beschränkungen. Als Säuren werden vorzugsweise Salz-, Milch-, Essig- oder Schwefelsäure verwendet. Die zuzugebende Sauremenge ist variabel, sie ist jedoch so groß, daß der pH-Wert der gebildeten Lösung im Bereich von 4 bis 5 und vorzugsweise bei etwa 4,6 liegt. Die Zugabe kann bei Raumtemperatur erfolgen.
- "Lab" steht für das zur Koagulation von Kuhmilch benutzte und aus einer Protease bestehende Enzymprodukt. Die Labzugabe kann entweder anstelle von oder neben der Säurezugabe erfolgen. Bei Verwendung von Lab wird dieses gleichmäßig in einer Menge von 0,002 - 0,004 Gew.-%, bezogen auf die Ausgangskuhmilch, eingerührt. In diesem Falle erleichtern die Zugabe von 0,02 Gew.-% Calciumchlorid zu der Kuhmilch und die Einstellung des pH-Werts auf einen Wert von etwa 4,8 und der Temperatur auf 30 bis 40ºC die Koagulation von Casein.
- Wie bereits ausgeführt, fällt bei Zugabe einer Säure oder durch die Wirkung von Lab Casein aus. Dieses wird durch Abzentrifugieren (bei etwa 1000 U/min während etwa 5 min) isoliert. Aus dem erhaltenen Überstand bzw. Milchserum wird Phosphor durch die Calciumfällmethode entfernt.
- Die Calciumfällmethode besteht aus einem Verfahren, bei dem in Milchserum enthaltene freie Phosphorsäure in Form von Calciumphosphat geringerer Löslichkeit unter Ausfällung desselben unlöslich gemacht wird.
- Zu dem erhaltenen Milchserum wird (werden) etwa 0,1 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% eines Calciumsalzes, vorzugsweise Calciumchlorid, zugegeben. Pro 2 Mole an in dem Milchserum enthaltener Phosphorsäure müssen 3 Mole oder mehr Calciumsalz zugegeben werden. Das hierbei gebildete Calciumphosphat wird durch Einstellen des pH-Werts auf 6,5 bis 7,0 durch Zugabe von Natriumhydroxid und dergleichen ausgefällt. Das weiße kristalline Calciumphosphat wird durch Abzentrifugieren (bei etwa 1500 U/min während 5 min) oder durch Abfiltrieren entfernt. In dem genannten pH-Bereich wird lediglich Calciumphosphat ausgefällt. Calciumlactat und andere (Salze) fallen nicht aus, so daß keine wertvollen Nährstoffe von Kuhmilch mit Ausnahme von Phosphor verlorengehen.
- Die bei der Entphosphorylierungsbehandlung erhaltene Lösung wird mit dem zuvor abgetrennten Casein gemischt, worauf das Gemisch unter Einstellen des pH-Werts auf 6,5 bis 6,7 mit Hilfe von Natriumhydroxid und dergleichen homogenisiert wird.
- Wenn als Ausgangsmaterial Magermilch verwendet wird, werden anschließend Milchfett (Rahm) und erforderlichenfalls Zusätze, wie Emulgatoren, zugegeben. Danach wird das Gemisch auf eine Temperatur von 50ºC bis 60ºC erwärmt, in einem Homogenisator unter einem Druck von 100 kg/cm² bis 500 kg/cm², vorzugsweise 200 kg/cm², gründlich verrührt und emulgiert und schließlich zur Stabilisierung auf eine Temperatur von 60ºC bis 65ºC erwärmt. Der hierbei erreichte Phosphorgehalt der Emulsion beträgt etwa 20-50% zu demjenigen der Ausgangskuhmilch, d.h. der Wirkungsgrad der Phosphorreduktion beträgt etwa 50-80%. Gewünschtenfalls kann die Emulsion in einen Behälter, z.B. einen Papierpack, einen Aluminiumpack oder eine Dose abgefüllt, sterilisiert und als phosphorreduzierte Kuhmilch dem Gebrauch zugeführt werden. Die Emulsion kann auch zur Herstellung eines Milchpulvers sprühgetrocknet werden.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.
- 1200 ml handelsübliche Kuhmilch (nicht-standardisiert) wurden zur Abtrennung der Rahmschicht zur Zubereitung von etwa 1000 ml Magermilch bei 3000 U/min 20 min lang zentrifugiert. Das Gewicht an in der Magermilch enthaltenem Protein und Phosphor betrug 2,67 g/100 ml bzw. 93,1 mg/100 ml (entsprechend 3,49 g Phosphor pro 100 g Protein). Die Magermilch wurde durch Zusatz von 2N Salzsäure auf einen pH-Wert von 4,6 eingestellt, wobei Casein ausfiel.
- Die gesamte Masse wurde bei 3000 U/min 10 min lang zentrifugiert. Die Niederschläge wurden zur Gewinnung von 100 ml der Caseinfraktion mit Wasser versetzt.
- Weiterhin wurden 950 ml Überstand gesammelt und dessen Gehalte an Protein und Phosphor bestimmt. Der Proteingehalt betrug 650 mg/100 ml, der Phosphorgehalt 70,5 mg/100 ml. Die restlichen 900 ml des Überstands wurden mit Calciumchlorid in einer solchen Menge, daß die Konzentration der Lösung etwa 1% betrug, versetzt. Nach Einstellen des pH-Werts der Lösung mit 2N Natriumhydroxid auf 6,5-7 wurden die gebildeten weißen Kristalle abfiltriert. Nun wurden die Gehalte an Protein und Phosphor im Filtrat (erneut) bestimmt; sie betrugen 530 mg/100 ml bzw. 8,6 mg/100 ml. Das Filtrat des Volumens von 800 ml wurde mit 95 ml der zuvor abgetrennten Caseinfraktion vermischt, worauf der pH-Wert des Gemischs mit Natriumhydroxid auf etwa 6,6 eingestellt wurde. Das erhaltene Gemisch wurde schließlich mit einem Emulgator (Handelsbezeichnung: Exel 300) in einer Menge von etwa 0,06% versetzt, um eine Emulsion zuzubereiten.
- Die erhaltene Emulsion eines Volumens von 900 ml enthielt 2,51 g/100 ml Protein und 29,5 mg/100 ml Phosphor (entsprechend 1,17 g Phosphor pro 100 g Protein) und eignete sich in höchst vorteilhafter Weise als Nahrungsmittel in Form phosphorreduzierter Kuhmilch.
- Wenn das Gewicht des Phosphors auf 2,0 g eingestellt werden soll, kann der Calciumchloridzusatz auf eine Konzentration von etwa 0,5% eingestellt werden.
- Die erfindungsgemäß erhältliche phosphorreduzierte Kuhmilch eignet sich in höchst vorteilhafter Weise als Nahrungsmittel für Hyperphosphatämie-Patienten, nierenkranke Patienten mit beeinträchtigter Calciumabsorptionsfunktion und Personen hohen Alters. Folglich eignet sich die Erfindung zum Einsatz in der Industrie, z.B. Nahrungsmittel- und Arzneimittelindustrie.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung phosphorreduzierter Kuhmilch
durch Zusatz einer Säure und/oder von Lab zu Kuhmilch
zur Agglutination von Casein, Abtrennung des
agglutinierten Caseins, Versetzen des zurückbleibenden Milchserums
mit 3 Molen oder mehr Calciumsalz pro 2 Mole an in dem
Milchserum enthaltener Phosphorsäure und Einstellen des
Milchserums auf einen pH-Wert von 6,5 bis 7,0 durch
Zusatz eines Alkalis zur Ausfällung der freien
Phosphorsäure als Calciumphosphat niedrigerer Löslichkeit,
Entfernen des ausgefällten Calciumphosphats aus dem
Milchserum, Versetzen der restlichen Lösung mit dem
zuvorgenannten Casein und Emulgieren des Gemischs zur
Zubereitung einer Kuhmilch eines Phosphorgehalts von 1,0
bis 2,0 g pro 100 g Protein.
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